- •Предисловие
- •Глава 1. Основные сведения об электронных схемах
- •1.1. Единство электронных схем
- •1.2. Виды технической документации
- •1.3. Пассивные элементы рэа
- •1.4. Свободные электрические колебания в контуре
- •1.5. Вынужденные колебания в последовательном контуре
- •1.6. Вынужденные колебания в параллельном контуре
- •1.7. Связанные колебательные контуры
- •1.8. Электрические фильтры
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 2. Полупроводниковые диоды и транзисторы
- •2.1. Полупроводниковые диоды
- •2.2. Биполярные транзисторы
- •2.3. Тиристоры
- •2.4. Полевые транзисторы
- •2.5. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы
- •2.6. Интегральные активные и пассивные элементы
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 3. Электровакуумные приборы 3.1. Электронно-управляемые лампы
- •3.2. Электронно-лучевые трубки
- •3.3. Газоразрядные приборы
- •3.4. Фотоэлектрические приборы
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 4. Общие сведения об усилителях
- •4.1. Структурная схема электронных усилителей и их классификация
- •4.2. Основные технические показатели и характеристики усилителей
- •4.3. Виды обратных связей в усилителях
- •4.4. Влияние обратной связи на коэффициент усиления
- •4.5. Влияние обратной связи на входное сопротивление
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 5. Усилители переменного напряжения
- •5.1. Принцип усиления переменного напряжения
- •5.2. Усилительные каскады на полевых транзисторах
- •5.3. Усилительные каскады на биполярных транзисторах
- •5.4. Динамические характеристики
- •5.5. Динамические параметры
- •5.6. Эквивалентные схемы
- •5.7. Анализ частотных свойств усилителей напряжения
- •5.8. Широкополосные усилители
- •В вус на бт время установления определяется выражением
- •5.9. Коррекция ачх усилителей переменного напряжения
- •5.10. Повторители напряжения
- •5.12. Интегральные усилители переменного напряжения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 6. Усилители мощности
- •6.1. Режимы работы усилительного каскада
- •6.2. Однотактные усилители мощности
- •6.3. Двухтактные усилители мощности
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 7. Усилители с гальваническими связями
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Простейшие угс прямого усиления
- •7.3. Балансные усилители
- •7.4. Дифференциальные усилители
- •7.5. Дифференциальные усилители с генераторами стабильного тока
- •В качестве диода vd в интегральных ду обычно используется транзистор в диодном включении.
- •7.6. Структура и основные параметры интегральных операционных усилителей
- •7.7. Схемотехника интегральных операционных усилителей
- •7.8. Применение интегральных операционных усилителей
- •7.9. Усилители постоянного и медленно меняющегося напряжения с преобразованием сигнала
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 8. Генераторы синусоидального напряжения
- •8.1. Условия самовозбуждения
- •8.4. Стабилизация частоты колебаний -автогенератора
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 9. Основные понятия импульсной техники
- •9.1. Виды и параметры импульсных сигналов
- •9.2. Спектральный состав импульсных сигналов
- •9.3. Формирование импульсов яс-цепями
- •9.4. Амплитудные ограничители
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 10. Логические функции и базовые логические элементы
- •10.1. Основные положения алгебры логики
- •10.2. Электронные ключи
- •10.3. Параметры логических элементов
- •10.4. Базовые логические элементы на биполярных структурах
- •10.5. Базовые логические элементы на мдп- и кмдп-структурах
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 11. Формирователи и генераторы электрических импульсов
- •11.1. Виды генераторов -электрических импульсов и их особенности
- •11.2. Мультивибраторы
- •11.3. Одновибраторы
- •11.4. Антидребезговые формирователи одиночных импульсов и перепадов напряжения
- •11.5. Генераторы линейно изменяющегося напряжения
- •11.6. Компараторы напряжений
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 12. Триггерные структуры
- •12.1. Общие сведения
- •12.2. Симметричный триггер на биполярных транзисторах V с коллекторно-базовыми связями
- •2.3. Структура и классификация интегральных триггеров
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 13. Цифровые и комбинационные электронные устройства
- •13.1. Двоичная система счисления
- •13.2. Регистры
- •13.3. Двоичные счетчики импульсов
- •13.4. Двоично-десятичные счетчики
- •13.5. Шифраторы и дешифраторы
- •13.6. Мультиплексоры и демультиплексоры
- •13.7. Устройства сдвига и сравнения кодов чисел
- •13.8. Сумматоры
- •13.9. Типы запоминающих устройств и их основные характеристики
- •13.10. Запоминающие элементы на биполярных структурах
- •13.11. Запоминающие элементы на мдп-структурах
- •13.12. Запоминающие устройства на функциональных приборах .
- •13.13. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 14. Микропроцессоры и микроэвм 1
- •4.1. Общие сведения о микропроцессорах
- •14.2. Структура микропроцессора
- •14.3. Система команд микропроцессора
- •14.4. Области использования микроэвм в народном хозяйстве
- •14.5. Программируемые калькуляторы как разновидность микроэвм
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 15. Источники стабилизированного напряжения
- •15.1. Структура источников стабилизированного напряжения
- •15.2. Однофазные неуправляемые выпрямители
- •2 . 15.3. Однофазныеуправляемые выпрямители
- •15.4. Сглаживающие фильтры
- •15.5. Электронные стабилизаторы постоянного напряжения
- •Контрольные вопросы и задания
7.8. Применение интегральных операционных усилителей
Интегральные ОУ широко используются в радиоэлектронной аппаратуре благодаря своей универсальности. На ОУ реализуются различные усилительные устройства, генераторы импульсных и синусоидальных колебаний, фазовые и амплитудные дискриминаторы, различные устройства аналоговой вычислительной техники. Вследствие невысокой стоимости интегральные ОУ широко применяются в качестве функциональных узлов низкочастотных усилителей.
В практических схемах операционный усилитель охватывается цепью ОС, включаемой между выходом и входом. Сопротивление цепи ОС может быть активным или комплексным.
При расчете схем на основе ОУ, охваченных цепью ОС, будем считать, что удовлетворяются два основных требования, предъявляемые к интегральным ОУ: бесконечно большие коэффициент усиления и входное сопротивление. Ввиду бесконечно большого коэффициента усиления ОУ значение дифференциального напряжения на его входах можно считать равным нулю, т. е. потенциалы инвертирующего и неинвертирующего входов такого ОУ оказываются одинаковыми. Бесконечно большое входное сопротивление ОУ позволяет пренебречь его входными токами.
Схема и н ве р т и р у ю ще го усилителя на основе ОУ показана на рис. 7.21, а. Так как потенциал неинвертирующего входа равен нулю,
Рис. 7.21. Инвертирующее включение ОУ
то на основании сделанного выше замечания можно считать равным нулю и потенциал инвертирующего входа. Считая также, что iвх = 0, получим i1 = i2 или (uвх — 0)/R1 = (0 — uвых)/R2. Согласно последнему уравнению ивых= — uвхR2/R1 и
Знак «минус» в полученной "формуле означает, что полярность выходного напряжения противоположна полярности входного напряжения (отсюда и название «инвертирующий»). Коэффициент усиления такого усилителя определяется лишь соотношением сопротивлений резисторов R1 и R2 и не зависит от коэффициента усиления самого ОУ.
Так как потенциал точки А равен нулю, то входное сопротивление инвертирующего усилителя Rвх = R1.
В реальной схеме входной ток ОУ iвх1 ≠ 0. Протекая через резисторы R1 и R2, этот ток создает на них некоторое напряжение
,
которое прикладывается к инвертирующему входу. В результате выходное напряжение отличается от нуля.
Чтобы напряжение между инвертирующим и неинвертирующим входами оставалось равным нулю, неинвер-тирующий вход подключают к общей точке (земле или корпусу) через резистор R3 (рис. 7.21, б). Сопротивление этого резистора выбирается таким, чтобы выполнялось равенство
При равенстве токов iвх1, и iвх2 получаем
В случае, когда R2 » R1, что имеет место при = R2/R1 » 1, получим R3 ≈ R1.
Рис. 7.22. Схема инвертирующего сумматора
Если к инвертирующему входу подключить несколько источников сигналов (рис. 7.22), то токи i1, i2 и i3, протекающие во входных цепях, будут определяться выражениями:
,
Считая iвх = 0, получаем i4 = i1 + i2 + i3- Тогда
.
Следовательно, данная схема осуществляет суммирование входных напряжений с масштабными множителями т1 = —R4/R1, m2= —R4/R2 и m3 = — R4/R3.
Рис. 7.23. Неинвертирующее включение ОУ
На рис. 7.23, а представлена схема неинвертирующего усилителя. В таком усилителе равенство U1 = 0 выполняется в том случае, если
откуда следует
(7.12)
Отличительным свойством неинвертирующего усилителя является его высокое входное сопротивление, которое определяется по формуле
,
где Rвx0 и Ку u — соответственно входное сопротивление и коэффициент усиления усилителя, не охваченного ОС.
Если на инвертирующий вход ОУ подать все выходное напряжение (рис. 7.23, б), что соответствует R2 = 0 в уравнении (7.12), то получится повторитель напряжения с коэффициентом передачи, равным единице.
Устройство, схема которого приведена на рис. 7.24, представляет собой сочетание инвертирующего и неинвертирующего усилителей.
Рис. 7.24. Схема вычитающего устройства на ОУ
Выходное напряжение данной схемы
.
Если R1 = R3, R2 = R4, то это выражение будет иметь вид
Следовательно, выходное напряжение такого устройства пропорционально разности входных напряжений.
В цепь ООС операционного усилителя можно включить не только активные (резисторы), но и реактивные элементы (например, конденсаторы).
На рис. 7.25, а приведена схема устройства на ОУ, в котором вместо резистора ОС включен конденсатор С.
Рис. 7.25. Схемы интегрирующего (а) и
дифференцирующего (б) усилителей
В этой схеме uвых = – uС, i1 = iC. Так как
,
то
и
.
Следовательно, усилитель, схема которого приведена на рис. 7.25, а, является интегрирующим.
В схеме, приведенной на рис. 7.25, б, ивых= —uR = —i1R. Так как i1 = ic = RcduС/dt, а иC = uвх, то ивых = Rcduвх/dt.
Согласно этому выражению, ОУ, включенный в соответствии с рис. 7.25, б, выполняет операцию дифференцирования входного напряжения. Поэтому такой усилитель называется дифференцирующим.